宝应元年，皇帝任命长子雍王李适为天下兵马元帅，朔方节度使仆固怀恩为天下兵马副元帅统领节制各节度使，以药子昂、魏琚为左右厢兵马使，中书舍人韦少华为判官给事中李进为行军司马，命其即日开赴陕州，唐朝诸道军队分别从西、北、东三个方向大举进军洛阳。
西路军，以仆固怀恩和回纥军队为前锋，以陕西节度使郭英乂、史思明的吉祥物神策观军容使鱼朝恩殿后，自陕州出发，经渑池东进；北路军，由泽潞节度使李抱玉自潞州出发，经河阳南下；东路军，由时任河南副元帅的李光弼从徐州出发，经陈留西进。史朝义得到情报，大为震惊，立刻召开军事会议，听取各将领意见。阿史那承庆说："唐军若只出动汉人部队，我们可全军出击，与之决战；可是，如果有回纥军队参战，其兵锋必然锐不可当，我军应退守河阳，避其锋芒。"史朝义沉吟半晌，最终却没有采纳这个建议，而是决定死守洛阳，洛阳的繁华是史朝义无法舍弃的，既然无法割舍，那就只有一条路决战。
十月二十七日，西路的唐回联军率先进抵洛阳北郊，分兵出击怀州，次日将其攻克，对洛阳形成了包抄之势。三十日，唐回联军进抵横水。数万燕军在此构筑营寨，与官军对峙。仆固怀恩自率一路从西面进攻，另遣精骑和回纥骑兵绕道燕军营寨的东北角，两面夹攻，一举大破燕军。得知城外的部队失利，史朝义随即亲率十万精锐出城增援，于昭觉寺一带列阵。唐军趁燕军立足未稳，突然发动攻击。燕军猝不及防，死伤甚众，但仍旧坚守阵地。鱼朝恩派出五百名神箭手参战，给燕军造成了更大的伤亡，但在史朝义的亲自督阵下，燕军却表现得极为顽强，依然坚守不退。
